掩膜版机械手预对准机构及掩膜版上版的方法和应用与流程

本发明涉及一种掩膜版机械手预对准机构及掩膜版上版的方法和应用。

背景技术：

掩膜传输是光刻机等众多曝光设备中重要传输系统之一，其主要作用是将指定的掩膜版从掩膜版存储机构中取出，然后传输到掩膜台分系统或曝光分系统中。掩膜版传输过程中必须满足高速、高精度和高可靠性的要求。取掩膜版的机械手是掩膜传输系统中的重要装置，它是夹持、固定和承载掩膜版的重要结构，直接影响到掩膜版传输性能，机械手对掩膜版的定位和夹持主要依靠机械手上的预对准机构，预对准机构主要包括安装在机械手手臂上的底座、安装在底座上的x向预对准装置和y向预对准装置，x向预对准装置和y向预对准装置围绕形成掩膜版的夹持区域，从而可以从掩膜版的x向和y向对掩膜版定位夹持，并承载掩膜版。

随着平板显示行业的飞速发展，基板尺寸在不断增加，已经由原来的g1(基板尺寸300*400)发展到现在的g10(基板尺寸2850*3150)，采用掩膜版的尺寸也随之增大，比如：g4.5到g6以下，一般采用511*610mm和511*800mm，而g6以上则采用850*1110mm和850*1400mm，甚至更大。进行大尺寸掩膜版传输时，掩膜版边缘与掩膜版机械手预对准机构的距离较大，定位对准驱动器的驱动路程变长，采用单一的电机或者气缸驱动的方法，不能灵活控制大尺寸掩膜版上版过程中夹紧定位的速度及夹紧力，采用电机驱动夹紧定位的方法，夹紧夹爪动作速度可控，夹紧力不可控，夹紧力太大可能会损坏掩膜版，采用气缸驱动的方法，夹紧夹爪的夹紧力可控，而动作速度不可控，容易损伤掩膜版， 影响掩膜传输的效率。

技术实现要素：

本发明提供了一种掩膜版机械手预对准机构，用以解决大尺寸掩膜版上版过程中夹紧定位的速度及力不能灵活控制而损伤掩膜版的问题，提高掩膜版传输过程中的安全性。

为了达到上述目的，本发明提出一种掩膜版上版的方法，分别从掩膜版的x向和y向对掩膜版进行定位夹紧，其对准方法步骤如下：

取掩膜版前的准备动作：电机驱动x向运动组件，使x向运动组件分两侧相对反向运动远离掩膜版，打开x向运动组件；

步骤1、x向初定位：第一x向驱动器驱动x向运动沿x向相向组件，使所述x向运动组件托住位于上方的掩膜版；

步骤2、x向二次定位：待x向初定位后，第二x向驱动器驱动所述x向运动组件继续沿x向相向运动，使所述x向运动组件在x向夹紧掩膜版。

作为优选，所述掩膜版上版的方法还包括y向定位：所述y向定位步骤在所述步骤2之前、同时或者之后，,y向驱动器驱动y向运动组件沿y向运动，所述y向运动组件作用所述掩膜版进行y向定位。

作为优选，所述第一x向驱动器优选采用电机驱动。

作为优选，所述第二x向驱动器采用气缸驱动、液压驱动或气液混合驱动。

作为优选，所述y向驱动器采用气缸驱动、液压驱动或气液混合驱动。

一种掩膜版下版的方法，其步骤如下：

掩膜版传输到掩膜台时，驱动x向运动组件，使x向运动组件分两侧相对反向运动远离掩膜版，打开x向运动组件，掩膜板取出。

采用本发明所提供的掩膜版上版的方法对大尺寸掩膜版进行上版定位对准，进行掩膜版x向定位对准时，采用电机驱动方法对掩膜版进行一次定位，此时 掩膜版被x向运动机构托住，电机驱动定位速度快，采取托住掩膜版的方法防止电机驱动时夹紧力不可控造成损坏掩膜版的现象发生，采用气缸驱动、液压驱动或气液混合驱动方法对掩膜版进行二次定位，此时x向运动组件与掩膜版的距离较近，采用气缸驱动、液压驱动或气液混合驱动可以控制夹紧力的同时控制定位的速度，再次保证掩膜版的安全性。

本发明还提供了一种掩膜版机械手预对准机构，包括x向预对准装置和设置在机械手手臂上的底座，其特征在于，所述x向预对准装置包括：

x向运动组件，在上版时用于掩膜版x向的定位夹紧；

第一x向驱动器，驱动所述x向运动组件对掩膜版进行x向初次定位；

第二x向驱动器，x向初次定位后驱动所述x向运动组件对掩膜版进行x向二次定位；

x向传动机构，用于将所述第一x向驱动器和第二x向驱动器的驱动力传递给所述x向运动组件。

作为优选，所述x向运动组件包括左运动组件、右运动组件和沿x方向设置的导轨，所述左运动组件和右运动组件镜像设置在所述导轨上，沿所述导轨相向或相反运动。

作为优选，所述导轨包括轨道、第一滑块和第二滑块，所述第一滑块设置在所述轨道的左右两端，所述第二滑块设置在两端所述第一滑块之间，所述左运动组件包括左夹持板和左夹持爪，所述左夹持爪设置在所述左夹持板上，所述左夹持板连接左端的所述第一滑块，所述右运动组件包括右夹持板和右夹持爪，所述右夹持爪设置在所述右夹持板上所述右夹持板连接右端的所述第一滑块，所述第一x向驱动器驱动所述第一滑块带动所述x向运动组件运动，所述第二x向驱动器通过所述第二滑块带动所述x向运动组件运动。

作为优选，所述x向传动机构包括主动轮、从动轮、中间绕性件和连接件，所述中间绕性件连接所述主动轮和从动轮，使所述从动轮跟随所述主动轮运动，所述连接件包括左连接件和右连接件，所述左连接件分别连接所述左运动组件 和中间绕性件，所述右连接件分别连接右运动组件和所述中间绕性件，所述第一x向驱动器与所述主动轮连接；所述第二x向驱动器与所述左连接件或所述右连接件连接。

作为优选，所述中间绕性件为传动皮带或传动链条。

作为优选，所述x向传动机构包括相互啮合的左齿轮和左齿条以及相互啮合的右齿轮和右齿条，所述左运动组件与所述左齿条固定，所述右运动组件与所述右齿条固定，所述第一x向驱动器设有两个，分别连接所述左齿轮和右齿轮，所述左齿轮通过左齿条带动所述左运动组件，所述右齿轮通过所述右齿条带动所述右运动组件；所述第二x向驱动器设有两个，分别与所述左运动组件和所述右运动组件连接。

作为优选，所述第一x向驱动器优选采用电机驱动。

作为优选，所述第二x向驱动器采用气缸驱动、液压驱动或气液混合驱动。

本发明提供的技术方案，通过电机和气缸分别进行掩膜版x向的初定位和二次定位，充分利用了不同驱动方式的优势，规避了各自的缺陷，实现了掩膜版的快速、安全、精确的定位和夹持，对于大尺寸掩膜版来说，对掩膜版x向定位夹紧时采用不同的驱动方法，进行二次定位，可以灵活控制大尺寸掩膜版上版过程中夹紧定位的速度及力度，解决了目前大尺寸掩膜版用光刻机，定位效率低、夹持易导致损伤等问题，对大尺寸掩膜版用光刻机的高效运行具有现实意义。

本发明还提供了一种掩膜版传输系统，包括掩膜版存储机构、机械手、传输装置和掩膜版处理装置，所述机械手设有掩膜版机械手预对准机构，其特征在于，所述掩膜版机械手预对准机构包括x向预对准装置、y向预对准装置和设置在机械手手臂上的底座，所述x向预对准装置包括：

x向运动组件，在上版时用于掩膜版x向的定位夹紧；

第一x向驱动器，驱动所述x向运动组件对掩膜版进行x向初次定位；

第二x向驱动器，x向初次定位后驱动所述x向运动组件对掩膜版进行x 向二次定位；

x向传动机构，用于将所述第一x向驱动器和第二x向驱动器的驱动力传递给所述x向运动组件。

作为优选，所述掩膜版机械手预对准机构还包括y向预对准装置，所述y向预对准装置包括第一y向夹紧组件、第二y向夹紧组件和y向驱动器，所述第一y向夹紧组件设置在所述底座上，所述第二y向夹紧组件设置在掩膜版承载机构上，所述y向驱动器与所述第一y向夹紧组件或/和所述第二y向夹紧组件相连。

本发明提供的技术方案，将可以灵活控制大尺寸掩膜版上版过程中夹紧定位的速度及力度的掩膜版机械手预对准机构应用到掩膜版传输系统中，提高了掩膜版的传输效率。

本发明还提供了一种光刻机，设有掩膜版传输系统，所述掩膜版传输系统设有机械手，所述机械手设有掩膜版机械手预对准机构，其特征在于，所述掩膜版机械手预对准机构包括x向预对准装置、y向预对准装置和设置在机械手手臂上的底座，所述x向预对准装置包括：

x向运动组件，在上版时用于掩膜版x向的定位夹紧；

第一x向驱动器，驱动所述x向运动组件对掩膜版进行x向初次定位；

第二x向驱动器，x向初次定位后驱动所述x向运动组件对掩膜版进行x向二次定位；

x向传动机构，用于将所述第一x向驱动器和第二x向驱动器的驱动力传递给所述x向运动组件。

作为优选，所述掩膜版机械手预对准机构还包括y向预对准装置，所述y向预对准装置包括第一y向夹紧组件、第二y向夹紧组件和y向驱动器，所述第一y向夹紧组件设置在所述底座上，所述第二y向夹紧组件设置在掩膜版承载机构上，所述y向驱动器与所述第一y向夹紧组件或/和所述第二y向夹紧组件相连。

本发明提供的技术方案，将定位效率高、夹持掩膜版安全性高的掩膜版机械手预对准机构应用到光刻机中，提高了光刻机的生产效率。

附图说明

图1是本发明实施例一的掩膜版预对准机构结构示意图；

图2是本发明实施例一的掩膜版预对准机构的y向运动组件结构示意图；

图3是本发明实施例一的掩膜版预对准机构仰视图；

图4是本发明实施例一的掩膜版预对准机构打开状态的示意图；

图5是本发明实施例一的掩膜版预对准机构一次夹紧定位的示意图；

图6是本发明实施例一的掩膜版预对准机构二次夹紧定位的示意图；

图7是本发明实施例二的掩膜版预对准机构结构示意图；

图8是本发明实施例二的掩膜版预对准机构局部放大示意图；

图9是本发明实施例二的掩膜版预对准机构打开状态的示意图；

图10是本发明实施例二的掩膜版预对准机构一次夹紧定位的示意图；

图11是本发明实施例二的掩膜版预对准机构二次夹紧定位的示意图。

图中所示：10-底座、11-掩膜版、20-掩膜版承载机构、31-第一y向运动组件、32-第二y向运动组件、311-第一y向驱动器、312-第一夹紧组件、321-第二y向驱动器、322-第二夹紧组件、41-x向电机驱动器、42-x向气缸驱动器、43-左电机驱动器、44-右电机驱动器、45左气缸驱动器、46-右气缸驱动器、511-轨道、512-第一滑块、513第二滑块、52-左夹持板、53-左夹持爪、54-右夹持板、55-右夹持爪、56-工艺孔、61-主动轮、62-从动轮、63-中间绕性件、64-第一连接件、65-第二连接件、71-左齿轮、72-左齿条、73-右齿轮、74-右齿条。

具体实施方式

本发明提供一种掩膜版机械手预对准机构，可以满足对大尺寸掩膜版上版 过程中的夹紧定位的速度及力的灵活控制，从而提高对掩膜版夹持的安全性，提高了预定准效率，并能满足精度需求。

请参考图1，一种掩膜版机械手预对准机构，包括安装在机械手手臂上的底座10、安装在所述底座10上的x向预对准装置和y向预对准装置，所述x向预对准装置用于从x向定位夹紧掩膜版11，所述y向预对准装置用于从y向定位夹紧掩膜版11。

请参考图1，所述y向预对准装置包括设置在所述底座10上的第一y向运动组件31和设置在掩膜版承载机构20上的第二y向运动组件32，请参考图2，所述第一y向运动组件31包括设置在所述底座10上的第一y向驱动器311和设置在所述第一y向驱动器311上的第一夹紧组件312，所述第二y向运动组件32包括设置在掩膜版承载机构20上的第二y向驱动器321和设置在所述第二y向驱动器321上的第二夹紧组件322。

所述x向预对准装置包括x向运动组件、x向驱动机构和x向传动机构，所述x向驱动机构通过所述x向传动机构，带动所述x向运动组件进行x向一次定位掩膜版11，然后通过所述x向传动机构，带动所述x向运动组件进行x向二次定位且夹紧掩膜版11。

请参考图1和图3，所述x向运动组件包括沿x方向设置在所述底座10上的导轨、镜像设置在所述导轨左右两端的左运动组件和右运动组件，所述导轨包括轨道511、第一滑块512和第二滑块513，所述第一滑块512设置在所述轨道511左右两端，所述第二滑块513设置在所述第一滑块512之间，所述左运动组件包括左夹持板52和左夹持爪53，所述左夹持板52包括一体成型或通过连接机构相连的连接部和夹持部，所述左夹持板52的夹持部上设有两个所述左夹持爪53，所述左夹持板52的连接部设置在左端的所述第一滑块512上，且所述左夹持板52的连接部上还设有用于避让所述x向传动机构的工艺孔56，所述右运动组件包括右夹持板54和右夹持爪55，所述右夹持板54包括一体成型或通过连接机构相连的连接部和夹持部，所述右夹持板54的夹持部上设有两个 所述右夹持爪55，所述右夹持板54的连接部设置在右端的所述第一滑块512上，且所述右夹持板54的连接部上同样设有用于避让所述x向传动机构的工艺孔56。

x向驱动机构和x向传动机构可以通过多种方式实现，现给出如下实现方式并加以说明。

实施例1

请参考图1和图3，所述x向驱动机构包括x向电机驱动器41和x向气缸驱动器42，所述x向气缸驱动器42设置在所述第二滑块513上，所述x向气缸驱动器42通过所述导轨设置于所述底座10上。

请参考图3，所述x向传动机构可以是带传动机构或链传动机构，下面以带传动机构为例，所述带传动机构包括主动轮61、从动轮62、中间绕性件63、第一连接件64和第二连接件65，所述主动轮61和从动轮62通过所述中间绕性件63相连联动，所述x向电机驱动器41驱动所述主动轮61，所述第一连接件64一端连接所述左运动组件，另一端连接所述中间绕性件63的下层带，所述第二连接件65一端连接所述中间绕性件63的上层带，另一端连接所述x向气缸驱动器42的一端，所述x向气缸驱动器42的另一端连接所述右运动组件。

掩膜版上版的方法，其步骤如下：

请参考图4，取掩膜版前的准备工作：驱动所述x向电机驱动器41(图中未示)转动，通过所述带传动或链传动机构将运动传递给所述左运动组件和右运动组件，所述左夹持板52和右夹持板54沿x方向相反运动，所述左夹持板52和右夹持板54打开，做好取掩膜版11的准备。

请参考图5，当机械手取掩膜版11时，首先驱动所述x向电机驱动器41转动(图中未示)，所述x向传动机构通过所述第一连接件64和第二连接件65，带动所述左夹持板52和右夹持板54沿x方向相向运动设定位置，进行掩膜版x向一次定位，所述左夹持爪53和右夹持爪55托住掩膜版11但不夹紧掩膜版11的x向相对两侧边，为掩膜版11提供x向一次定位对准。

请参考图6，掩膜版x向一次定位后，驱动所述x向气缸驱动器42，带动所述左夹持板52和右夹持板54继续沿x方向相向运动设定位置，进行掩膜版x向二次定位，所述左夹持板52和右夹持板54卡紧掩膜版11的x向相对两侧边，为掩膜版11提供x向二次定位对准并夹紧。

驱动所述x向气缸驱动器42的同时，驱动所述第一y向驱动器311和第二y向驱动器321动作，所述第一夹紧组件312和第二夹紧组件322沿y方向相向运动，直至夹紧掩膜版11的y向相对两侧边，为掩膜版11提供y方向定位夹紧。

掩膜版下版的方法，其步骤如下：

当掩膜版11加紧定位后进行传输时，所述第二y向运动组件不随掩膜版一起传输。

下版时，驱动所述x向电机驱动器41转动，所述x向传动机构通过所述第一连接件64和第二连接件65，带动所述左夹持板52和右夹持板54沿x方向相背运动，所述左夹持板52和右夹持板54打开，掩膜版11取出。

实施例2

请参考图7和图8，所述x向驱动机构包括左电机驱动器43、右电机驱动器44、左气缸驱动器45和右气缸驱动器46，所述左气缸驱动器45和右气缸驱动器46分别设置在两个所述第二滑块513上，所述左气缸驱动器45和右气缸驱动器46通过所述导轨设置于所述底座10上。

所述x向传动机构包括对称设置在所述底座10上的左齿轮齿条传动机构和右齿轮齿条传动机构，所述左齿轮齿条传动机构和右齿轮齿条传动机构均沿着x方向设置在所述底座10上，所述左齿轮齿条传动机构包括啮合的左齿轮71和左齿条72，所述右齿轮齿条传动机构包括啮合的右齿轮73和右齿条74，所述左电机驱动器43与所述左齿轮71连接，所述右电机驱动器44与所述右齿轮73连接，所述左气缸驱动器45一端连接所述左运动组件，另一端连接所述左齿条 72，所述右气缸驱动器46一端连接所述右运动组件，另一端连接所述右齿条74。

掩膜版上版的方法，其步骤如下：

请参考图9，取掩膜版前的准备工作：驱动所述左电机驱动器43和右电机驱动器44(图中未示)转动，通过所述齿轮齿条传动机构将运动传递给所述左运动组件和右运动组件，所述左夹持板52和右夹持板54沿x方向相反运动，所述左夹持板52和右夹持板54打开，做好取掩膜版11的准备。

请参考图10，当机械手取掩膜版11时，首先驱动所述左电机驱动器43和右电机驱动器44(图中未示)转动，所述齿轮齿条传动机构通过所述左气缸驱动器45和右气缸驱动器46，带动所述左运动组件和右运动组件沿x方向相向运动设定位置，进行掩膜版x向一次定位，所述左夹持爪53和右夹持爪55托住掩膜版11但不夹紧，为掩膜版11提供x向一次定位对准。

请参考图11，掩膜版x向一次定位后，驱动所述左气缸驱动器45和右气缸驱动器46动作，带动所述左夹持板52和右夹持板54继续沿x方向相向运动设定位置，进行掩膜版x向二次定位，所述左夹持板52和右夹持板54卡紧掩膜版11的x向相对两侧边，为掩膜版11提供x向二次定位对准并夹紧。

驱动所述左气缸驱动器45和右气缸驱动器46的同时，驱动所述第一y向驱动器311和第二y向驱动器321动作，所述第一夹紧组件312和第二夹紧组件322沿y方向相向运动，直至夹紧掩膜版11的y向相对两侧边，为掩膜版11提供y方向定位夹紧。

掩膜版下版的方法，其步骤如下：

当掩膜版11加紧定位后进行传输时，所述第二y向运动组件不随掩膜版一起传输。

下版时，驱动所述左电机驱动器43和右电机驱动器44运动，所述齿轮齿条传动机构通过所述左气缸驱动器45和右气缸驱动器46，带动所述左夹持板52和右夹持板54沿x方向相背运动，所述左夹持板52和右夹持板54打开，掩膜版11取出。